JP2006177231A

JP2006177231A - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP2006177231A
Application number: JP2004370587A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Makino; 雅彦牧野; Nobuaki Ogawa; 信明小川; Yukihiro Fujiwara; 幸弘藤原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】エンジン直付け等の高温、強振動下においても、電動モータとケーシング間で芯ずれが生じない電動圧縮機を提供するものである。
【解決手段】本体ケーシング３にネジ止めされた環状部材１７と本体ケーシング３の内壁に設けられた段部７６によって、電動式モータ５の固定子５ａを挟持することで、高温、強振動時でも常に一定の保持力が維持でき、信頼性、性能の向上および低コスト化が図れる。環状部材１７にはツメ部７２が設けられ、これによって固定子５ａの回転が規制される。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機構およびそれを駆動軸を介し駆動する電動機を容器に収容した圧縮機に関するものである。

この種の圧縮機は耐圧容器が用いられ、圧縮機構にはスクロール圧縮機やロータリ圧縮機、レシプロ圧縮機が採用され、電動機は鉄系の固定子や回転子に銅線を巻いた構造のものが採用されている。一方、用途としては、居住空間に関する用途では鉄製ハウジングで構成される密閉式の電動圧縮機が広く使用され、車両空調用としては、その搭載性の面から、軽量のアルミ製ハウジングで構成される半密閉式の電動圧縮機が主流となっている。

後者の場合、従来の電動圧縮機の構造では、ハウジングや圧縮機構部、軸受部はアルミニウム等の軽量金属で形成され、各々の部品は軸線方向にボルト止めされて圧縮容器を構成している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、振動や無理なく耐久性よく運転できるようにするためには、圧縮機構、電動機、および駆動軸は軸線が揃うなど偏芯やこじれがないように全体がスムーズに動作できるように固定あるいは位置合わせされる。特許文献１に示される構造では、電動機の固定子を容器に固定するために、容器の内径を固定子の外径よりもわずかに小さく構成し、容器を高温状態にすることで容器を熱膨張させ、この熱膨張した容器内に、常温の固定子を嵌合することで容器が収縮して固定子を締め付け固定する、いわゆる焼き嵌め手法が用いられている。
特開平９−２８７５８５号公報

しかしながら、ハイブリッド車両のように、エンジンルーム内に圧縮機を設置するスペースが十分に確保できず、エンジンに直接取付けられるケースにおいては、エンジンからの輻射熱および振動によって、焼き嵌めによる保持力が低下し、電動機の軸心がずれて性能、信頼性が悪化するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、エンジン装着という過酷な使用条件下でも性能、信頼性が悪化しない圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う固定スクロールと可動スクロールを有する圧縮機構部と、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対し旋回させるクランク軸と、該クランク軸を保持する主軸受部と、前記クランク軸を駆動する電動機部と、該電動機部を収容する容器とを備え、前記電動機部を固定する環状部材を前記容器の一部にネジ止めしたものである。これによって、圧縮機周囲の温度が上昇して容器が熱膨張し、さらにエンジンの振動により電動機に過大な荷重が作用しても、電動機は環状部材によって容器に固定されているため芯ずれを防止することができる。

本発明の圧縮機は、エンジンに装着されるような過酷な周囲環境下においても、性能および信頼性を損なうことなく運転することが可能である。

第１の発明は、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う固定スクロールと可動スクロールを有する圧縮機構部と、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対し旋回させるクランク軸と、該クランク軸を保持する主軸受部と、前記クランク軸を駆動する電動機部と、該電動機部を収容する容器とを備え、前記電動機部を固定する環状部材を前記容器の一部にネジ止めすることにより、容器が加熱、振動しても環状部材で電動機の一端を押さえつけて固定しているため、保持力は低下せず芯ずれを防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の環状部材にクランク軸方向に伸びるツメ部を複数箇所設け、電動機部の固定子の外周に設けられた凹部に噛み合わせ、ツメ部以外の部分で固定子の一端を押接することにより、固定子がクランク軸中心に回転するのを防止することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の環状部材を容器の熱膨張率より大きい材質にすることにより、固定子と環状部材の間に隙間が生ぜず保持力を維持できる。

第４の発明は、特に、第１の発明の環状部材と固定子の間に弾性部材を設けることにより、固定子への押付力を一定に保つことができる。

第５の発明は、特に、第１の発明の環状部材の内周に油溝部を設けることにより、容器内のガス、オイル冷媒の流路抵抗が減少し、性能、信頼性が向上する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図である。図１においては、電動圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型の電動圧縮機の場合の１つの例を示しており、電動圧縮機１はその本体ケーシング３内に電動式モータ５を内臓し、この本体ケーシング３に軸方向にボルト締結される圧縮機構部４を駆動する。また、本体ケーシング３内に圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備え、電動式モータ５をモータ駆動回路部１０１によって駆動するようにしている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、液体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動する電動式モータ５を内臓する本体ケーシング３と、電動式モータ５を駆動するモータ駆動回路部１０１とを有する電動圧縮機１であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

本実施の形態の電動圧縮機１の圧縮機構部４はひとつの例としてスクロール方式のものであって、図１に示すように固定鏡板１１ａ、旋回鏡板１２ａから羽根が立ち上がった固定渦巻部１１と旋回渦巻部１２とを噛合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回渦巻部１２を電動式モータ５により駆動軸１４を介して固定渦巻部１１に対し円軌道運動させたときに、移動を伴い容積を変化させることにより外部サイクルから帰還する冷媒の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出を、圧縮機構部４に設けた吸入口８および本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。

これに併せ、本体ケーシング３の貯液部６に貯留されている潤滑油７が容積型ポンプ１
３などを駆動軸１４にて駆動するか本体ケーシング３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５を通じ旋回渦巻部１２の旋回駆動に伴い旋回渦巻部１２の背面の液溜り２１および液溜り２２、図に示す例では液溜り２１に供給し、この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は旋回渦巻部１２の外周部の背面側に旋回渦巻部１２を通じ絞り２３などによる所定の制限の基に供給して旋回渦巻部１２をバックアップしながら、前記潤滑油７を旋回渦巻部１２を通じ旋回渦巻部１２の羽根における先端の固定渦巻部１１との間のシール部材の一例であるチップシール２４を保持する保持溝２５に供給して固定、旋回各渦巻部１１、１２間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２１に供給した潤滑油７の別の一部は、偏心軸受４３、液溜り２２、主軸受４２を経ながら、それら軸受４２、４３を潤滑した後、電動式モータ５側に流出し、貯液部６へと回収される。

さらに、本体ケーシング３内の軸線方向の一方の端部壁３ａ側からポンプ１３、副軸受４１、電動式モータ５、主軸受４２を持った主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端壁部３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副軸受４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸受するようにしてある。電動式モータ５は固定子５ａを本体ケーシング３に環状部材１７によって固定され、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。主軸受部材５１は本体ケーシング３の開口端に嵌合され、前記固定渦巻部１１と共にサブケーシング１０２でもって挟持する状態で、図示しないボルトなどによって固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主軸受４２により軸受している。さらに、これら主軸受部材５１と固定渦巻部１１との間に前記旋回渦巻部１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回渦巻部１２との間にはオルダムリングなどの旋回渦巻部１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられ、駆動軸１４を偏心軸受４３を介して旋回渦巻部１２に接続して、旋回渦巻部１２を円軌道上で旋回させられるようにしている。

圧縮機構部４には吐出孔３１及びリード弁３１ａが設けられ、サブケーシング１０２との間に形成される吐出室６２に開口される。吐出室６２は固定渦巻部１１および主軸受部材５１ないしはこれらと本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６３を通じて圧縮機構部４と端部壁３ａとの間の、吐出孔９を持った電動式モータ５側に通じている。

モータ駆動回路部１０１は、サブケーシング１０２内に端部壁１０２ａを隔てて吸入室６１及び吐出室６２の反対側に回路基板１０３と、図示しない電解コンデンサとを収容して構成され、回路基板１０３には発熱度の高いスイッチング素子を含むＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）１０５が搭載される。モータ駆動回路部１０１は、電動式モータ５などと圧縮機ターミナル１０６を介して電気的な接続が行われ、電動式モータ５を温度などの必要な情報をモニタしながらモータ駆動回路部１０１によって駆動するようにしてある。このためモータ駆動回路部１０１は外部との電気的な接続を行う図示しないハーネスコネクタが設けられている。

以上によって、電動式モータ５はモータ駆動回路部１０１によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を円軌道運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、固定渦巻部１１に設けた吸入口１６を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、吐出口３１から吐出室６２に吐出する。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じて電動式モータ５側に入り、電動式モータ５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出されるまでの長い過程で、冷媒は衝突、遠心、絞りなど各種の気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副軸受４１の潤滑も行う。

以上の構成の電動圧縮機１において、電動式モータ５を環状部材１７によって本体ケーシング３に固定する方法を図２、図３および図４を用いて説明する。環状部材１７は本体ケーシング３の開口端の内径寸法に対応した嵌合寸法にすることで、固定子５ａの最外周部を均一に押圧することができる。環状部材１７の一方の端部は、径方向に４箇所のネジ穴を有するフランジ部７０が設けられており、もう一方の端部は固定子５ａを軸方向に押付けて固定させる押付面７１と固定子５ａの外周面に形成された凹部６９に嵌合するツメ部７２で形成されている。一方、本体ケーシング３の開口端側には、フランジ部７０と係合するフランジ受面７５が設けられており、ボルト１８によって環状部材１７は本体ケーシング３に固定される。また、本体ケーシング３の内壁には一体的に段部７６が設けられ、固定子５ａの一端を支持する構造となっている。すなわち、固定子５ａは本体ケーシング３と環状部材１７とによって挟み込まれて固定され、ツメ部７２によって固定子５ａの回転が規制される。

一般的に本体ケーシング３はアルミニウム系の材料が用いられ、鉄系の固定子５ａに比べて熱膨張率が大きい。したがって、圧縮機の周囲温度が極めて高温状態になると、固定子５ａと環状部材１７の間に隙間が生ずる可能性がある。ここで、環状部材１７を本体ケーシング３より熱膨張率の大きい材質で構成すれば、隙間が生じることもなく保持力を常に確保できる。また、弾性部材（例えば波ワッシャー等）を固定子５ａと環状部材１７の間に挿入すれば、環状部材１７と本体ケーシング３が同じ材質であっても、周囲温度にかかわらず、常に一定の押付力を保つことができる。

また、固定子５ａには冷却用のガス通路６８が設けられており、環状部材１７の内周側にガイド溝７３を設けることで、ガス冷媒がスムーズに流れ、通路抵抗が減少して冷却効果が上がる。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、従来の焼き嵌め方式と比較して、複雑な工程管理も必要なく電動モータを固定できるため、コスト面において有利である。また、エンジン装着にも対応できる高信頼性を有し、ハイブリッド車等の環境車両に幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図図１で示される環状部材の斜視図図１で示される本体ケーシングの開口側側面図図１で示される固定子の断面図

符号の説明

１電動圧縮機
３本体ケーシング
４圧縮機構部
５電動式モータ
５ａ固定子
８吸入口
９吐出口
１０圧縮空間
１１固定渦巻部
１１ａ固定鏡板
１２旋回渦巻部
１２ａ旋回鏡板
１４駆動軸
１７環状部材
４２主軸受
４３偏心軸受
５１主軸受部材
６９凹部
７０フランジ部
７１押付面
７２ツメ部
７３ガイド溝
７５フランジ受面
７６段部

Claims

冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う固定スクロールと可動スクロールを有する圧縮機構部と、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対し旋回させるクランク軸と、該クランク軸を保持する主軸受部と、前記クランク軸を駆動する電動機部と、該電動機部を収容する容器とを備え、前記容器の内壁に段差を設け、前記電動機部を前記段差と環状部材との間で固定し、前記環状部材を前記容器の一部にネジ止めしたことを特徴とする電動圧縮機。
前記環状部材は前記電動機部の固定子の一端を押接する部分と前記固定子の外周に設けられた凹部に係合するツメ部とを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
前記環状部材は前記容器より熱膨張率の大きい材質からなることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
前記環状部材と前記固定子の間に弾性部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
前記環状部材の内周もしくは外周に油溝部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。